Question

（15分）铬是用途广泛的金属元素，但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水。

（1）还原沉淀法是处理含Cr₂O₇^2— 和CrO₄^2—工业废水的一种常用方法，其工艺流程为：

其中第I步存在平衡：2CrO₄^2—(黄色)+2H⁺Cr₂O₇^2— (橙色)+H₂O

①若平衡体系的pH=2，该溶液显         色。

②根据2CrO₄^2—+2H⁺Cr₂O₇^2— +H₂O，设计下图装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇。Na₂Cr₂O₇中铬元素的化合价为    ，图中右侧电极连接电源的       极，其电极反应式为             。

③第Ⅱ步反应的离子方程式：                             ，向Ⅱ反应后的溶液加一定量NaOH，若溶液中c(Fe³⁺)=2.0×10^—12mol·L^—1，则溶液中c(Cr³⁺)=       mol·L^—1。（已知Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10^—38，Ksp[Cr(OH)₃]=6.0x10^—31）。

（2）CrO₃具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，猛烈反应以至着火。若该过程中乙醇被氧化成乙酸，CrO₃被还原成绿色的Cr₂(SO₄)₃。完成该反应的化学方程式：

（3）CrO₃的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图所示。B点时剩余固体的成分是    （填化学式）。

Answer

⑴ ① 橙（2分)

② +6（1分） 正极（2分） 4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O（2分）

③ 6Fe2++Cr2O72－+14H+＝6Fe3++2Cr3++7H2O（2分） 3×10－5 （2分）

⑵ 4CrO3＋3C2H5OH＋6H2SO4＝2Cr2(SO4)3＋3CH3COOH＋9H2O （2分）

⑶ Cr2O3（2分）

【解析】

试题分析：（1）①若PH=2时，即酸性条件下，体系中存在的是Cr2O72— ，故溶液显橙色；②Na2Cr2O7中Na显+1价，O显-2价，计算得到，故Cr的化合价为+6价；根据2CrO42—+2H+Cr2O72— +H2O可知，Cr的化合价不变，故电池中是电解水，右侧为阳极，阴离子（OH-）向阳极靠近，故离子方程式为：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O；③第二步是将Cr2O72—还原成Cr3+,故离子方程式为：6Fe2++Cr2O72－+14H+＝6Fe3++2Cr3++7H2O；已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38，c(Fe3+)=2.0×10—12mol·L—1，故Ksp=c(Fe3+)·[c(OH-)]3=2.0×10—12mol·L—1×[c(OH-)]3=4.0×10—38,可得到c(OH-)==0.2714×10-8，又因为Ksp[Cr(OH)3]=6.0x10—31=c(Cr3+)×[c(OH-)]3;,可得到c(Cr3+)=3×10－5mol/L；（2）根据氧化还原反应配平，可得到 4CrO3＋3C2H5OH＋6H2SO4＝2Cr2(SO4)3＋3CH3COOH＋9H2O；（3）由于CrO3的热稳定性较差，B点时温度过高，故B点不能是CrO3，而是热稳定性较稳定的Cr2O3。

考点：考查电解池、化学实验基础、沉淀溶解平衡等相关知识。